Новости

23 мая, 2017 13:57

Российские ученые с помощью спутника восстановили характеристики поверхностных волн в океане

Источник: Газета.ru
Ученые из Российского государственного гидрометеорологического университета и Морского гидрофизического института РАН разработали метод восстановления пространственно-временных характеристик поверхностных волн в океане и скоростей поверхностных течений по спутниковым изображениям. Работа проходила в рамках проекта, поддержанного грантом Российского научного фонда, а ее результаты были опубликованы в Journal of Geophysical Research.
Изображение солнечного блика со спутника Sentinel-2 в районе течения мыса Игольного. Фото: В. Кудрявцев

Солнечные лучи, зеркально отражаясь от морской поверхности, могут попадать в глаз наблюдателя или объектив фотокамеры, формируя хорошо известное всем изображение солнечного блика на морской поверхности. Ширина солнечного блика на поверхности моря определяется «шероховатостью» морской поверхности — короткими ветровыми волнами с длинами от миллиметра до метра, интенсивность которых увеличивается с увеличением скорости ветра. С другой стороны, яркость солнечного блика в данной точке определяется «геометрией» наблюдений — углами между нормалью к поверхности моря и направлениями на солнце и в объектив камеры. В тех случаях, когда объектив камеры при фотографировании моря обладает достаточным пространственным разрешением — порядка одного метра, поверхностные волны с длинами, превышающими пространственное разрешение камеры, становятся также видимыми в солнечном блике. Они возникают в виде периодических вариаций его яркости и связаны с изменениями наклонов поверхности, от которых зависят локальные условия зеркальных отражений солнечных лучей в объектив камеры.
Основной целью проекта ученых является развитие новых подходов и методов для изучения океана на основе спутниковых мульти-поляризационных радиолокационных и оптических измерений, которые поступают с действующих и планируемых к запуску спутниковых платформ. В последних двух статьях ученые предлагают метод восстановления высот океанических поверхностных волн по измерениям яркости солнечного блика из космоса и описывают применение этого метода для исследования высот волн на юге Африки — течения мыса Игольного.

Метод был разработан по данным оптического сканера с Европейского спутника Sentinel-2. Далее он был применен для анализа распределения высот волн по большой акватории океана. Для интерпретации измерений ученые использовали математическое моделирование.

«Применение метода к анализу данных, поступающих с Европейского спутника Sentinel-2, продемонстрировало его высокую эффективность. В частности, в районе течения мыса Игольного обнаружен эффект захвата волн течением, приводящий к появлению аномально высоких океанических волн, являющихся возможной причиной частых кораблекрушений в этом районе. Эффект захвата волн течением — это явление, при котором траектории волн искривляются и концентрируются в окрестности максимума скорости течения, приводя к сильному увеличению энергии волн. Так как зыбь в этом районе имеет большие длины волн, около 200-300 метров, значительное увеличение высоты зыби может приводить к катастрофическим последствиям, например переламыванию танкера, если его нос и корма попадают на два последовательных гребня высокой зыби», — рассказал Владимир Кудрявцев, автор статьи, доктор физико-математических наук, сотрудник Морского гидрофизического института РАН.

Кроме этого, используя временную задержку между съемками поверхности в разных спектральных диапазонах, авторы предложили метод определения скорости перемещения волн и скорости поверхностных океанических течений по мультиспектральным измерениям с борта Sentinel-2. Сопоставление восстановленных характеристик волн с подспутниковыми измерениями с буев NOAA показало высокую точность спутниковых измерений.

«Разработанный новый метод измерения высот волн из космоса может быть использован в различных научных и прикладных исследованиях. Обнаруженный эффект захвата волн на океанических течениях, приводящий к появлению высоких волн, может быть использован для обеспечения безопасности судоходства на океанических акваториях», — заключил ученый.

Работа проходила в сотрудничестве с учеными из IFREMER и OceanDataLab (Франция) и Европейского космического агентства.

20 мая, 2024
Препарат для персонализированной терапии опухолевых заболеваний создали ученые ННГУ
Ученым ННГУ им. Н. И. Лобачевского удалось соединить внутри одного препарата несколько действующих...
20 мая, 2024
Соли уксусной кислоты упростят добычу тяжелой нефти
Ученые выяснили, что ацетаты — соли уксусной кислоты с переходными металлами — в комбинации с парово...